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2013年3月7日 星期四

快速排序法

http://caterpillar.onlyfun.net/Gossip/AlgorithmGossip/QuickSort1.htm

說明

快速排序法(quick sort)是目前所公認最快的排序方法之一(視解題的對象而定),
雖然快速排序法在最差狀況下可以達O(n2),但是在多數的情況下,
快速排序法的效率表現是相當不錯的。

快速排序法的基本精神是在數列中找出適當的軸心,然後將數列一分為二,

分別對左邊與右邊數列進行排序,而影響快速排序法效率的正是軸心的選擇。

這邊所介紹的第一個快速排序法版本,是在多數的教科書上所提及的版本,

因為它最容易理解,也最符合軸心分割與左右進行排序的概念,適合對初學者進行講解。

解法

這邊所介紹的快速演算如下:
  1. 將最左邊的數設定為軸,並記錄其值為 s

廻圈處理:

  1. 令索引 i 從數列左方往右方找,直到找到大於 s 的數
  2. 令索引 j 從數列右方往左方找,直到找到小於 s 的數
  3. 如果 i >= j,則離開迴圈
  4. 如果 i < j,則交換索引i與j兩處的值
  5. 將左側的軸與 j 進行交換
  6. 對軸左邊進行遞迴
  7. 對軸右邊進行遞迴

透過以下演算法,則軸左邊的值都會小於s,軸右邊的值都會大於s,

如此再對軸左右兩邊進行遞迴,就可以對完成排序的目的,
例如下面的實例,*表示要交換的數,[]表示軸:
  • [41] 24 76* 11 45 64 21 69 19 36*
  • [41] 24 36 11 45* 64 21 69 19* 76
  • [41] 24 36 11 19 64* 21* 69 45 76
  • [41] 24 36 11 19 21 64 69 45 76
  • 21 24 36 11 19 [41] 64 69 45 76

在上面的例子中,41左邊的值都比它小,而右邊的值都比它大,如此左右再進行遞迴至排序完成。 




  • Java
public class Sort {
    public static void quick(int[] number) {
        sort(number, 0, number.length-1);
    }
    
    private static void sort(int[] number, int left, int right) {
        if(left < right) { 
            int i = left; 
            int j = right + 1; 
            while(true) { 
                // 向右找 
                while(i + 1 < number.length && number[++i] < number[left]) ;  
                // 向左找 
                while(j -1 > -1 && number[--j] > number[left]) ;  
                if(i >= j) 
                    break; 
                swap(number, i, j); 
            } 
            swap(number, left, j); 
            sort(number, left, j-1);   // 對左邊進行遞迴 
            sort(number, j+1, right);  // 對右邊進行遞迴 
        }
    }
    
    private static void swap(int[] number, int i, int j) {
        int t = number[i]; 
        number[i] = number[j]; 
        number[j] = t;
    }
}

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